孫海東

(山西交通建設(shè)監(jiān)理咨詢集團有限公司，山西 太原 030000)

高速公路隧道工程項目的施工尤為復(fù)雜、繁瑣，而選擇濕噴混凝土施工技術(shù)，實現(xiàn)隧道工程的安全開挖與支護。從本質(zhì)上分析，濕噴混凝土施工技術(shù)不管是在材料或者是工藝方面都實現(xiàn)了優(yōu)化，在隧道工程中實踐應(yīng)用濕噴混凝土技術(shù)必須高度重視其工藝特點，科學(xué)、合理使用濕噴混凝土技術(shù)，從而切實提高高速公路隧道工程建設(shè)質(zhì)量。

1 高速公路隧道工程項目介紹

在某高速公路工程項目中隧道工程的長度是1 690 m，隧道選擇的是曲墻復(fù)合形式的襯砌結(jié)構(gòu)，選擇的施工技術(shù)是濕噴混凝土技術(shù)。該工程項目中隧道的進口與出口相對比較特殊，其中36 m區(qū)域為砕石道床，其余皆是彈性整體道床。通過多隧道工程施工現(xiàn)場進行勘察發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，三疊系下統(tǒng)砂巖與二疊系上統(tǒng)比較多，而且節(jié)理裂隙正處在發(fā)育狀態(tài)，有的區(qū)域還發(fā)生了破碎夾層問題。

2 濕噴混凝土技術(shù)工藝特征與流程

此隧道工程選擇的噴射機型號是Aliva-500，其擁有的主要特征具體如下：(1)噴射機在應(yīng)用階段能夠保證噴槍和噴面始終處在垂直狀態(tài)，便于控制噴射距離，規(guī)避了回彈現(xiàn)象造成的不利影響。(2)噴漿施工中根據(jù)特定軌跡運行，且噴漿狀態(tài)始終如一，有效彌補了傳統(tǒng)機械噴漿模式的操作不靈活等缺陷，最重要的是顯著提高了材料利用率。(3)與常規(guī)式人工濕噴方式對比，Aliva-500噴射機為機械手噴射，所覆蓋的面積更寬廣，且噴射壓力無大幅度波動，能夠有效控制噴射角度，無需構(gòu)建噴漿施工平臺。(4)單人就能夠完成噴漿作業(yè)，且噴漿施工質(zhì)量明顯優(yōu)于人工噴射施工質(zhì)量。Aliva-500噴射機的具體施工作業(yè)流程如圖1所示。

圖1 Aliva-500噴射機作業(yè)流程

3 濕噴混凝土施工

3.1 前期準備

在濕噴混凝土正式施工之前必須認真完成準備工作，把噴漿面中的危石、欠挖部分進行有效處理。若是地表積水比較嚴重，則應(yīng)合理埋設(shè)盲管，及時地把積水集中排出。同時在濕噴施工前需要完成相關(guān)電氣設(shè)備的全方位檢查，保證設(shè)備處在最佳狀態(tài)。嚴格根據(jù)設(shè)計厚度控制錨桿的外露長度，并進行標記，選擇的初期支護材料是型鋼。針對粗骨料的拌和，需要選擇噴射機篩子完成過篩處理，保證材料粒徑適中，防止出現(xiàn)堵管等相關(guān)問題。

3.2 選用原材料

水泥材料選擇的是硅酸鹽水泥，強度等級≥32.5R。液體速凝劑選擇的類型是JL-20，通過多次試驗確定水泥的用量需要嚴格控制在1.5%～2.0%以內(nèi)，在3 min后實現(xiàn)初凝，在10 min后實現(xiàn)終凝。而砂子最佳是連續(xù)級配河砂，若是條件能夠允許，也可選擇機制砂。此外，粗骨料粒徑需要嚴格控制在15 mm之內(nèi)。

3.3 混凝土配合比設(shè)計

通過混凝土配合比試驗確定試配強度，利用下述公式進行計算

f=f0+1.645δ

式中：f為配置強度；f0為設(shè)計強度標準數(shù)值；δ為混凝土標準差(選取4.0)。將混凝土噴射機管道直徑作為基準，并結(jié)合工程項目相關(guān)經(jīng)驗，在綜合分析與研究之后應(yīng)該把砂率嚴格控制在55%～60%之間，而水泥用量則嚴格控制在380～450 kg/m3之間，水灰比則要控制在0.45～0.60之間，混凝土塌落度控制在80～120 mm區(qū)間，然后根據(jù)試驗結(jié)果確定最佳的速凝劑摻入量。最后確定的噴射混凝土配合比詳見表1。

表1 濕噴混凝土的配合比

3.4 噴射機高壓空氣壓強調(diào)整

針對濕噴混凝土的初期階段，必須實時注意高壓空氣壓強變化狀況，而且初始高壓空氣壓強數(shù)值應(yīng)在0.5 MPa以上；噴射階段需要完成噴嘴高壓空氣壓強的有效檢測，且壓強數(shù)值應(yīng)在0.2 MPa以上，從而才能夠防止混凝土發(fā)生回彈問題。同時，隨著噴射位置的不斷變化，其高壓空氣傳統(tǒng)的距離也隨之變化，所以需要完成噴嘴出料詳細檢查，并科學(xué)調(diào)整高壓空氣壓強，從而保證濕噴混凝土質(zhì)量。

3.5 混凝土噴射量與液體速凝劑調(diào)整

Aliva-500噴射機處在運行狀態(tài)時，需要選擇手輪科學(xué)調(diào)整混凝土的噴射量，而調(diào)整之后的噴射量以顯示屏的方式呈現(xiàn)。除此之外，在面板中應(yīng)建立液體速凝劑摻入口，此工程項目中水泥的用量控制在2%。

3.6 混凝土噴射作業(yè)

混凝土噴射作業(yè)流程具體如下：(1)噴射施工必須嚴格貫徹“先墻后拱”的基本原則，建立“S型”噴射路線。詳細而言，選擇由隧道兩側(cè)的墻底開始噴射作業(yè)，緊接著進行拱頂噴射，最后在中心線位置形成閉合狀態(tài)。(2)噴射階段需要保證噴頭和噴面處在互垂直狀態(tài)，若是噴射角度相對比較小，就會導(dǎo)致混凝土回彈率增高。(3)噴射階段關(guān)于高壓空氣壓強的要求極為嚴格，需要保證高壓空氣壓強始終處在比較高的水平。在Aliva噴射機施工過程中需要把噴頭和巖面之間的距離嚴格控制在1.2～1.5 m之間。(4)噴射施工的初期階段應(yīng)把機械手的大臂進行伸展，通過機械手小臂實現(xiàn)靈活調(diào)整，使其和地面相互平行。同時應(yīng)適當調(diào)整噴頭的距離與角度，然后再噴射作業(yè)。(5)若是發(fā)生軟管堵塞問題，必須及時關(guān)閉Aliva噴射機和計量泵，從而才能夠保證高壓空氣處在隔斷狀態(tài)。針對軟管堵塞問題的處理，可以持續(xù)拍打軟管把堵塞的混凝土清除干凈，然后注入水進行軟管清洗，當軟管通常之后才可繼續(xù)噴射作業(yè)。

4 濕噴混凝土施工注意事項

4.1 噴射方式

濕噴混凝土施工階段，必須嚴格貫徹“由下至上”的基本原則，并提前處理好平巖凹陷等問題。同時噴射階段需要重視“噴射圓順”的基本原則。

4.2 分段施工

該高速公路隧道工程項目，在初次混凝土噴射施工結(jié)束后應(yīng)合理控制預(yù)留斜面，而斜面的寬度在200～300 mm之間，選擇高壓水把斜面清洗干凈，然后才能夠開始后續(xù)噴射施工。

4.3 分層噴射

噴射混凝土施工應(yīng)貫徹“分層作業(yè)”的基本原則，當上一層混凝土達到終凝之后，才可以開始下一層混凝土噴射，若是混凝土終凝時間達到了1 h，則需要選擇高壓水完成待噴射表明的清洗處理，這也是保證噴射混凝土質(zhì)量的重點。一般情況下，邊墻的一次噴射混凝土厚度要控制在7～15 cm之間，而下拱位置噴射混凝土的厚度要控制在5～10 cm之間。

4.4 噴射過程中的注意問題

需要嚴格控制噴射速度，這也是后續(xù)壓實施工有序、有效進行的重要保障。若是噴射階段高壓空氣壓強相對比較大，則應(yīng)該適當?shù)靥岣邍娚渌俣取．擜liva-500噴射機處在運行狀態(tài)時，必須仔細、認真檢查高壓空氣壓強。綜合分析與研究噴嘴出料實際狀況，然后以此作為依據(jù)科學(xué)調(diào)整高壓空氣壓強。一般情況下，邊墻位置高壓空氣壓強在0.3～0.5 MPa間，拱部位置高壓空氣壓強在0.4～0.65 MPa間。

5 總 結(jié)

在高速公路隧道工程項目中濕噴混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用十分重要，其能夠有效提升施工效率與質(zhì)量。該隧道工程中選擇的是Aliva-500噴射機，設(shè)備性能與狀態(tài)良好，顯著增強了洞內(nèi)噴射混凝土施工質(zhì)量，嚴格控制了材料浪費問題，并取得了較好的經(jīng)濟效益。未來濕噴混凝土施工技術(shù)在公路隧道工程中的應(yīng)用將會越來越普遍，但是需要相關(guān)學(xué)者與人員進行研究，不斷地提高濕噴混凝土技術(shù)水平。